Комбінаційне розсіювання світла

Комбінаційне розсіювання світла було відкрите в 1928 р. індійськими фізиками Раманом і Кришнаном. Одночасно над цим явищем працювали російські фізики Ландсберг і Мандельштам. В сучасній зарубіжній літературі комбінаційне розсіювання називається раманівським.

Суть комбінаційного розсіювання полягає в тому, що в спектрі розсіяного монохроматичного світла, після проходження його через гази, рідини або прозорі кристалічні тіла, поряд з незміщеними спектральними лініями виникають нові лінії, частоти яких є комбінацією частот n₀ і n_і коливних або обертальних переходів розсіюваних молекул:

n=n₀±n_і.

Комбінаційне розсіювання, як і всі інші явища взаємодії світла з речовиною, має квантовий характер. Нехай молекула розсіюваної речовини може знаходитися в ряді коливальних енергетичних станів W₀, W₁, ..., W_i, ..., а нормальний стан молекули відповідає енергії W₀. При взаємодії такої молекули з квантом зовнішнього випромінювання енергією e₀=hn₀, молекула може виявитись в більш високому енергетичному стані з енергією W_i. На цей перехід буде затрачена енергія DW=W_i-W₀. Тому енергія фотона зменшиться на величину DW; в той же час з’явиться новий фотон (розсіяний) з енергією

e=hn=hn₀-DW.

З останньої рівності видно, що

(1.6.7)

де ― частота, якій відповідає перехід між рівнями W₀ i W_i. Тому n=n₀-n_і, відповідає появі «червоного» супутника. Поява фіолетового супутника пояснюється взаємодією падаючого фотона частотою n₀ із молекулою, яка перебуває у збудженому стані з енергією W_i. Взаємодія падаючого фотона з молекулою у збудженому стані стимулює її перехід в нормальний енергетичний стан. Тому:

e=hn₀+DW,

звідки n=n₀+n^/ ― фіолетовий супутник.

Очевидно, що число молекул у збудженому стані буде зростати з підвищенням температури. А це сприяє зростанню інтенсивності фіолетових супутників. Указані висновки добре погоджуються з експериментом.

Комбінаційне розсіювання є важливим методом вивчення власних частот коливань в складних молекулах, особливо в органічних сполуках. В останні роки цей метод є невід’ємною частиною молекулярного спектрального аналізу.